01 前言
芯片行业相信大家应该都不陌生，他可以说是美股上最赚钱的一个行业。从图中我们可以看出他过去10年的股价远远跑赢了纳指和标普500。
但与此同时，他也是最难投资的行业之一，行业内牵扯大大小小各种公司。你可能知道英伟达，台积电这样的企业，但他们不过是行业内的冰山一角。行业内还有众多优质企业，他们相互配合，相互竞争，形成了大量不为人知的投资机会。就是那些你耳熟能详的公司，他们的行业地位，投资逻辑你也不一定都了解。这一期文章，MTJ就把芯片行业的整个家族详细的展示给各位看官。帮你们网罗全部的投资机会，让你们彻底弄清芯片各个领域的业务逻辑，相互之间的关系，以及作为投资者你需要关注什么重点。这期文章非常硬，但我保证你看完后，不管你是否投资该行业，都能对芯片有一个不一样的认知。
02 芯片设计
咱们先来看芯片的第一步，芯片设计。就像造房子一样，你要是想造个房子，那最先一步肯定是先画好设计图，把房屋格局，水电路什么的都设计好。做芯片的第一步也是先需要工程师把芯片的系统和逻辑画明白，做成物理版图，然后再去制造。而芯片设计领域，做的就是这个事情。
在设计领域中，最重要的两类芯片分别为CPU和GPU。CPU又叫核心处理器，它就像是电子产品的大脑，甭管你用什么功能，都离不开CPU的运算。虽然CPU的用图很广，计算能力也很强，但问题是他只能算完一个再算另一个，而当需要同时运算的时候，CPU这脑子就转不动了。这就需要GPU登场了。GPU俗称显卡。如果说CPU擅长控制和复杂运算的话，那么GPU擅长的就是简单且重复的运算。别看它干的事儿听起来好像很low，但像人工智能，区块链，数据中心，这些最前沿的技术需要的都是这种同时进行大量运算的能力。由于CPU的应用场景已经较为成熟，而GPU的应用场景则集中在当下最前沿的科技上，所以在未来，GPU的增长潜力会远大于CPU。根据第三方网站的估计，GPU的市场规模在未来5年内，每年增长能高达33%，非常恐怖了。
目前在CPU市场上只有两个核心玩家，分别是英特尔和AMD。从市场份额上看，英特尔多年来一直占据着绝对的领先地位。不过受限于芯片制造上的工艺，近两年英特尔的蛋糕正在逐渐被AMD蚕食。这点，我一会儿在讲芯片制造的时候还会提及。
另一块领域GPU则有英特尔、AMD和英伟达三家公司涉及。不过在高性能的高端独立显卡上，则只有英伟达和AMD两家再做。从市场份额上看，英伟达始终保持80%以上，有着绝对的优势。AMD之所以能分掉20%的蛋糕，是因为他们走的性价比路线，在性能上目前他还无法与英伟达竞争。
可以看到，在芯片设计领域垄断性是很强的，就这么几家公司再做。这就意味着，作为其他需要芯片的企业，你就必须要依赖这些公司的芯片才能生存。一些财大气粗的大科技可就坐不住了，包括亚马逊，谷歌，苹果，特斯拉在内的大公司们，现在都在努力研发自己的芯片。这里做的最成功的是苹果，它自研的M1和M2芯片已经投入使用，并且效果很好，现在已经完全取代了之前英特尔的芯片。未来该领域的竞争可能会更为激烈。
另外，除了CPU和GPU之外，芯片设计领域还有很多其他种类的芯片存在，其中也有不少优质的公司。比如做模拟芯片的德州仪器，专门做电动车和自动驾驶芯片的NXPI和ON，以及做内存芯片的美光等等。他们在各自细分领域内也都具有独一无二的优势。不过，相对于CPU和GPU来说，这些细分领域的市场份额以及盈利能力都相对弱一些。
03 芯片制造
看完芯片设计，我们再来看芯片制造。正如房子的模型画好后，就要找施工队建造一样。芯片的图纸设计好后，也需要找到专门制造芯片的代工厂造出芯片。芯片制造的工艺是非常复杂的，他的技术含量极高，甚至不必芯片设计难度小。衡量这个领域技术先进程度的一个最典型的指标是制程，制程越低说明芯片的精密度越高，难度就越大。目前最先进的制程是台积电的5纳米芯片，预计年底前有望实现3纳米制程。
在这个领域中有三家最具代表性的公司，他们分别为台积电，三星和英特尔。这三家公司的商业模式有很大不同。三星和英特尔是既自己做芯片设计，也自己做芯片制造，算是自产自销。而由于紧缺的芯片制造资源，他们也接其他公司的芯片制造订单。而台积电则是纯粹的代工厂，只专注于芯片制造。跟他类似的还有Global Foundries和中芯国际。
在芯片制造领域，台积电有着最先进的技术和最高的良品率，因而他也占据着绝对的领先地位，分掉了行业内54%的营收。而且那些最赚钱，最稳定的大单，基本都在台积电手上。比如苹果，英伟达，AMD。而三星则排名第二，占了16%的营收。剩下的30%则被几十家公司分摊。
芯片代工行业有一个反直觉的特点，别人都是随着规模的扩大越做成本越低，而芯片代工则反过来，随着时间的推移，成本会变得越来越高。由于芯片设计得越来越复杂，做代工的成本基本上每4年就会翻一翻。这样的成本增长也让行业内的玩家变得越来越少，只有烧得起钱的主才能留下来。这就天然的形成了一个寡头垄断的格局。10年前，最高端的代工厂还有5家，分别为台积电，三星，英特尔，Global Foundries和联华电子。但2015年，Global Foundries和联华电子就放弃了14纳米以下的代工，只剩3家。而这两年，英特尔似乎已经开始逐渐掉队了，只剩下台积电和三星两家。未来，这个趋势恐怕很难被打破。
在芯片制造完成后，最后一步就是封装和测试了。这部分主要包括，芯片的切割，焊线，塑封。最后还需要测试才得已出货交给具体的厂商。由于这一部分的工作在这个芯片行业中相对低端，没有太高的技术含量，而且也没有什么能够在美股上投资的公司，所以MTJ这里就不展开了。
04 支线芯片公司
芯片行业的主线，设计，制造和封装测试我们已经讲了。现在就该聊聊这几根支线上的公司了。这些公司各有特点，虽然相对冷门，但绝对不比主线公司差。
我们不妨先来看看芯片设计的上游企业，EDA和核心IP。这里面的宝藏公司有不少。在介绍公司之前，咱有必要先了解一下什么是EDA。EDA全称Electronic design automation，电子设计自动化，简单来说就是给设计公司提供的软件支持。你芯片设计肯定不可能拿纸跟笔，一笔一笔的画。芯片设计如此复杂，必须要专业的软件配合才能完成。而EDA就是专门提供这类的软件支持，他几乎是所有芯片设计公司的必备软件，而芯片设计又是芯片从0到1的关键，因此EDA也被称为是“芯片之母”。前不久美国禁止给中国出口EDA，就是因为算盘着中国没有了EDA，几乎再无设计出芯片的可能，可见他对于行业的重要性。
在EDA领域，最重要的公司是 Synopsys (SNPS)和 Cadence (CDNS)。他们本质上是做软件的SaaS公司，因此也有着SaaS公司的特点，他们的毛利率特别的高。比如SNPS的毛利率就常年保持在70%-80%之间。另外，他俩还有一个重要的特点，那就是受到芯片周期的影响较小。在经济不好，芯片卖不出去的时候，芯片设计公司们也不会彻底暂停研发。而只要公司还在研发在设计，甭管你芯片卖的好不好，EDA的软件该赚多少还是赚多少。EDA的稳定性也体现在了他们的股价上，可以看到SNPS和CDNS在今年大熊市的环境中，股价仅下跌了4.9%和2.6%，而且前不久还双双创了新高。
另一个给设计公司提供辅助的重要业务是核心IP。IP指的是芯片中具有独立功能的电路模块设计，芯片设计公司可以用它来减少设计工作量。打一个简单的比方，就像是设计房子的过程中，你可以找一个现成厨房设计方案，再找一个现成卫生间设计方案，然后把他们拼接到你自己的设计中去，不需要所有东西都从0开始设计。IP企业就是给设计公司建这些成熟的模块，设计公司只需要去买它们的模块，然后在一定逻辑下拼接起来就可以，这大大减轻了设计的工作量。
IP中最重要的企业是安谋，英伟达之前想收购这家公司，但后来遭到了多国政府的集体反对最终没有成型。可见核心IP公司在芯片领域的重要性。不过ARM这家公司没有上市，我们也就不过多分析了。
05 封装和测试企业
最后咱们来看看辅助制造和封装测试的上游公司们，设备和原材料企业。这一块应该很好理解，建房子都需要有人提供砖头和挖掘机。芯片作为这么复杂，对精度要求这么高的产品，肯定也少不了上游企业提供的材料和设备支持。
在芯片制造的过程中，有很多不一样的阶段，包括封装，沉积，测试，清洁，每一个阶段所需的设备和材料都不同，而且都有很高的要求。诸如Applied Material, Lam Research, Tokyo Electron等公司都在各自芯片制造环节上，提供着无可替代的材料和设备。不过，要说材料和设备这一块最大最重要的公司，那毫无疑问当属光刻机制造公司ASML了。
光刻机是利用光在芯片上印制出微小的图案，这是芯片实现批量生产的基础，也是台积电和三星的芯片代工厂中最核心的设备。光刻机是全世界最复杂最贵的机器之一，一台光刻机可以卖到1.5亿美元，但即便这么贵也供不应求。因为最先进制程的芯片，都必须用ASML的EUV光刻机来做。ASML的机器就关乎着这些芯片制造公司的生死存亡，谁有更多的ASML光刻机，谁就做到更先进的芯片，谁就会有更多的话语权。因此，ASML的机器根本不愁卖，像台积电的购买计划已经考虑到2024年去了。
那为什么他能有如此强的议价能力和护城河呢？其实原本ASML是有两个强劲的竞争对手的，这俩公司大家也熟，就是日本的佳能和尼康。30年前，ASML宣布要孤注一掷研发EUV光刻机时，这两家公司并不看好，所以没有跟进。谁知，经过20年的努力，EUV光刻机真的让ASML给做出来了，而且精密度是当时最先进的DUV光刻机的1/15。因此他马上就成为了做先进制程的第一选择，再无其他竞争对手。自此ASML成为了世界上唯一一个有能力做EUV的公司。而强大的护城河也成为了投资这家公司最主要的投资逻辑之一。
06 芯片行业面临的风险
到这里芯片行业的业务逻辑就跟各位看官梳理完了。最后，我们再讲讲行业内我认为最值得我们关注的两大风险。第一大风险，是摩尔定律的失效。根据摩尔定律，芯片的性能平均每18个月翻一倍，这个定律在过去几十年一直成立。但不少专家认为，随着人类即将在芯片上触碰物理极限，摩尔定律也许很快就会失效，有人说2030年，有人说2040年。如果摩尔定律失效，芯片的性能不在进步，那么对于整个行业发展来说将会是一大打击。
第二大风险，是地缘政治的问题。芯片这个行业太过复杂，他必须要多个国家，多个企业非常精细化的合作才能正常的运转。而当前地缘政治风险正在不断增加。想象一下，如果台积电停摆了，芯片行业将会遭遇怎样的重创。
芯片行业到这里就跟各位看官介绍完了。可以看到，芯片行业是一个玩家众多，并且极其复杂的行业。说他是现代工业制造难度的天花板我想也不为过。我想不少看官都知道，前几年中国以举国之力大搞芯片设计和芯片制造，试图通过国家机器的力量打通芯片产业的难关。不过，最终这样的尝试失败了。众多芯片项目搁浅，大量投研经费白白浪费。
看完本期文章我相信你也多少了解了其中原因。别看芯片个头不大，看起来不起眼，但他比当年造原子弹的难度可要大多了。各个环节相互制约，相互协作，才能做成一颗小小的芯片。他不是一个一蹴而就的事情。ASML花了20年磨一剑，搞出了EUV光刻机。同样的，中国要想在芯片领域后来居上，在我看来，也需要带着这种钻研的心态，才能成功。
评论